Các kết quả dựa trên phòng thí nghiệm cho thấy plasma lạnh có thể ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư đã làm dấy lên hy vọng rằng một ngày nào đó nó có thể được sử dụng để điều trị bệnh ở người - nhưng trước tiên các nhà khoa học cần phải hiểu tại sao nó có tác dụng.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy chất lỏng được kích hoạt bởi plasma có đặc tính chống ung thư tương tự như plasma lạnh. Ảnh: Giáo sư Annemie Bogaerts

Plasma là một loại khí bị ion hóa - một loại khí mang điện tích sau khi mất một số electron của nó bằng nhiệt hoặc thông qua một trường điện từ. Trong các plasma nhiệt, chẳng hạn như tìm thấy trên bề mặt mặt trời hoặc trong mỏ hàn, phần lớn các hạt bị ion hóa và nhiệt độ có thể đạt đến mức nguy hiểm.

Ngược lại, trong plasma lạnh, chỉ có một vài hạt bị ion hóa, với kết quả là nó duy trì nhiệt độ khoảng 25 đến 37 °C - giữa nhiệt độ phòng và nhiệt độ cơ thể. Điều này làm cho nó là một ứng cử viên để sử dụng trong các ứng dụng y tế.

Năm 2007, các nhà khoa học phát hiện ra rằng plasma có thể được sử dụng để tiêu diệt các tế bào khối u ác tính và từ đó, một số nghiên cứu đã khám phá ứng dụng của nó trong các loại ung thư khác như não, vú, phổi và cổ tử cung. Cũng như có thể tiêu diệt một cách có chọn lọc các tế bào ung thư, plasma lạnh dường như làm tăng khả năng đáp ứng của tế bào đối với hóa trị và liệu pháp miễn dịch.

Làm thế nào và tại sao nó có thể làm điều này vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Tuy nhiên, nó có thể có liên quan đến tính chất của các ion, electron và các phân tử khác của plasma - được gọi chung là các loài - tương tác với màng tế bào ung thư hoặc các phân tử khác trong tế bào ung thư.

Sơ đồ nguyên lý phá hủy tế bào cảm ứng PAW thông qua các cơ chế khác nhau gây ra bởi phản ứng

Plasma tạo ra một loại cocktail của các loài phản ứng, chẳng hạn như electron, ion và gốc, bên cạnh các phân tử khí trung tính, giúp nó hữu ích cho các ứng dụng khác nhau- giáo sư Annemie Bogaerts, chuyên gia plasma tại Đại học Antwerp, Bỉ, nói.

Các loại oxy và nitơ hoạt tính được tạo ra (bằng cách sử dụng plasma lạnh) được cho là nguyên nhân gây ra các tác động sinh học đến các tế bào và rất quan trọng trong điều trị ung thư- cô nói.

Căng thẳng không thể chịu đựng (Intolerable stress)

Các tế bào ung thư có mức độ oxy phản ứng cao hơn so với các tế bào bình thường, vì vậy khi chúng bị tấn công bởi các loại oxy hoạt tính bổ sung của plasma, chúng phải chịu căng thẳng không thể chịu đựng được gây ra cái chết tế bào, giáo sư Bogaerts nói.

  Cô và Tiến sĩ Pankaj Attri, cũng tại Đại học Antwerp, đang cố gắng hiểu rõ hơn về plasma lạnh và sự tương tác của nó với các tế bào ung thư để phát triển một phương pháp điều trị an toàn, như là một phần của dự án có tên Anticancer-PAM.

Bên cạnh việc áp dụng trực tiếp plasma trên tế bào ung thư, plasma lạnh cũng có thể được sử dụng để kích hoạt môi trường lỏng, như nước, sau đó được gọi là môi trường kích hoạt plasma (PAM).

Anticancer-PAM đang nhắm đến việc đo lường tác động trực tiếp của môi trường như vậy lên các tế bào ung thư bằng cách sử dụng protein mô hình catalase. Điều này là viết tắt của enzyme catalase, được sản xuất bởi các tế bào để bảo vệ chúng khỏi thiệt hại đáng kể được gọi là stress oxy hóa. Bằng cách sử dụng protein mô hình catalase, nhóm nghiên cứu sẽ có thể tiết lộ cách môi trường kích hoạt plasma hoạt động và cách chính xác catalase bị ảnh hưởng bởi plasma lạnh.

Cơ chế của tác dụng chống di căn trong hiệu ứng của PAM. Stress oxy hóa trong các tế bào ES2 điều chỉnh giảm biểu hiện MMP-9 thông qua ức chế con đường MAPK, làm giảm sự kết dính tế bào ung thư, di cư và xâm lấn vào lớp tế bào trung biểu mô trong khoang màng bụng (Nakamura et al., 2017).

Cụ thể, nhóm sẽ thực hiện các thí nghiệm và phát triển một mô hình máy tính để hiểu các đặc tính của môi trường và các tương tác giữa chất lỏng và plasma, cũng như loài nào được tạo ra trong chất lỏng rất quan trọng trong điều trị ung thư.

Môi trường kích hoạt plasma, còn được gọi là giải pháp điều trị bằng plasma, dường như có khả năng chống ung thư tương tự như điều trị plasma trực tiếp và có thể được áp dụng chung hơn như trong các khối u bên trong cơ thể - cô nói.

Một chất lỏng kích hoạt plasma thích hợp để sử dụng trong cơ thể hơn là điều trị plasma trực tiếp vì nó có thể được tạo ra bên ngoài phòng khám, được lưu trữ như một loại thuốc và áp dụng bằng cách tiêm trực tiếp vào mô của bệnh nhân, giáo sư Bogaerts giải thích. Ngược lại, điều trị plasma trực tiếp cần một nguồn plasma tiêu chuẩn và khó sử dụng hơn trong cơ thể, và sẽ bị giới hạn trong các ứng dụng trong khi phẫu thuật hoặc điều trị ung thư da và vết thương.

Sơ đồ của quá trình apoptosis do plasma gây ra được chia thành bốn giai đoạn. (A) RONS được tạo ra trong PAW và axit hóa PAW bằng cách xử lý plasma của nước. BSA có thể giảm RONS trong PAW bằng cách phản ứng với chúng; (B) hoán vị tế bào và khử màng tế bào gây ra bởi RONS trong PAW phản ứng với một lớp lipid kép; (C) tích lũy ROS nội bào và giảm pH nội bào; và (D) phá vỡ DNA, ngay cả với các rối loạn chức năng sinh lý sau khi làm xáo trộn oxy hóa nội bào và cân bằng nội môi pH (Zhang et al., 2016). Bản quyền © (2016) Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

Chuột

Giáo sư Bogaerts nói rằng kết quả có vẻ đầy hứa hẹn cho đến nay. Sau khi cho chuột uống nước được xử lý bằng plasma, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy các khối u ung thư phổi kháng hóa trị giảm kích thước ngang với các phương pháp điều trị hiện có, nhưng không có bất kỳ tác dụng phụ nào. Điều này có thể quan trọng đối với các ứng dụng thực tế của các giải pháp điều trị bằng plasma để điều trị ung thư- giáo sư Bogaerts nói.

Các loài phản ứng được tìm thấy trong huyết tương cũng cung cấp cho nó khả năng chống vi khuẩn và chống vi-rút, có nghĩa là nó cũng đang được khám phá như là một điều trị trong các lĩnh vực khác.

Là một phần của dự án có tên LTPAM, Giáo sư Bogaerts đang hợp tác với Tiến sĩ Yury Gorbanev để khám phá hóa học đằng sau cách tia plasma kích hoạt chất lỏng trong môi trường kích hoạt plasma. Mục đích không chỉ là để hiểu rõ hơn các đặc tính chống ung thư của plasma lạnh, mà còn để điều tra tiềm năng của nó trong các ứng dụng y tế khác, như chữa lành vết thương, điều trị nha khoa và khử trùng.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm một nguồn plasma cụ thể gọi là plasma jet RF COST và đang cố gắng tìm các loài phản ứng quan trọng được tạo ra và liệu chúng có được tạo ra bởi jet hoặc trong chất lỏng hay không.

Mặc dù plasma dường như hứa hẹn một loạt các ứng dụng y sinh trực tiếp, Giáo sư Bogaerts lưu ý rằng vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu plasma trong y sinh để đảm bảo ứng dụng an toàn.

Nghiên cứu về plasma để điều trị ung thư đã bắt đầu khoảng mười năm trước, vì vậy nó vẫn còn ở giai đoạn đầu và cần có nghiên cứu cơ bản hơn - cô nói.

Tiến sĩ Carsten Mahrenholz, người đã phát triển một loại plasma lạnh để điều trị vết thương mãn tính tại COLDPLASMATECH ở Đức, đồng ý. Mặc dù các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tế bào ung thư chết nhanh hơn các tế bào bình thường với plasma lạnh, nhưng điều này vẫn còn ở giai đoạn rất sớm nên chúng ta phải khiêm tốn về việc liệu plasma lạnh có thể điều trị ung thư hay không - ông nói.

Ông cũng nói rằng ông thấy việc điều trị ung thư có khả năng hoạt động trên bề mặt hoặc kết hợp với các thủ tục khác, chẳng hạn như phẫu thuật hoặc hóa trị. Ông nói thêm: Tuy nhiên, về mặt khoa học, đây là một lĩnh vực thú vị và tôi hy vọng một ngày nào đó chúng ta có thể giúp đỡ các bệnh nhân ung thư vượt ra ngoài lợi ích của giảm nhẹ với công nghệ mới đầy hứa hẹn này.

TS. Nguyễn Văn Hảo

Theo Medicalxpress